Solar thermal conversion gels for atmospheric water harvesting: fundamental principles and applications

材料科学 热的 能量转换 太阳能转换 太阳能 环境科学 能量转换效率 热能 大气压力 大气科学 能量(信号处理) 环境工程 水的性质 纳米技术 化学工程 能量转移 液态水
作者
Pengyun Xie,Changyin Guo,Xiangbing Wang,Xin Wang,Hui Peng,Guofu Ma,Ziqiang Lei
出处
期刊:Materials horizons [Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (13): 6248-6284 被引量:1
标识
DOI:10.1039/d6mh00491a
摘要

To address freshwater scarcity, solar-driven adsorption-based atmospheric water harvesting (AWH) has emerged as a promising technological route because of its low energy demand, broad climatic adaptability, and potential for decentralized operation. Among the candidate materials, solar thermal conversion gels integrate three key functions within a single platform, namely hygroscopic water capture, water storage and transport, and solar-thermal-driven desorption, and are therefore regarded as one of the most promising high-performance material systems for AWH. This review systematically summarizes recent progress in salt-based solar thermal conversion gels for AWH, including their design principles and compositions (hygroscopic components, gel networks, and solar thermal components), and discusses in depth the physicochemical mechanisms governing adsorption and desorption. It further summarizes key performance indicators (such as adsorption/desorption kinetics, daily water production, and cycling stability) together with corresponding optimization strategies (such as structural engineering, component regulation, and system/energy management). In addition, the review highlights diverse application scenarios, including portable water collectors, large-scale water harvesting farms, smart response systems, and synergistic integration with other emerging technologies (such as radiative cooling). Finally, this review analyzes the current challenges facing AWH and provides an outlook on future research directions in this field, including smart gel materials, biomimetic design, and multi-energy coupling.
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